Shelf Life von Medizinprodukten absichern
Heute untersuchen, was am Ende der Lagerdauer entscheidend ist
Ein Medizinprodukt kann zum Zeitpunkt der Herstellung alle relevanten Anforderungen erfüllen. Doch gilt das auch noch nach Monaten oder Jahren der Lagerung? Materialien können altern, Oberflächen können sich verändern, Kunststoffe können verspröden oder Eigenschaften können sich über die Zeit verschieben. Auch biologische und mechanische Merkmale eines Produktes können von Alterungsprozessen beeinflusst werden. Für Hersteller entsteht daraus eine zentrale Frage:
Bleiben die für Sicherheit, Funktion und Qualität entscheidenden Eigenschaften eines Medizinprodukts über die vorgesehene Lagerdauer erhalten?
Genau hier setzt eine geeignete Shelf-Life-Strategie an. Dabei geht es nicht allein darum, ein Produkt zu altern. Entscheidend ist vielmehr, bereits vor der Alterung zu definieren, welche Eigenschaften nach der vorgesehenen Lagerdauer weiterhin nachgewiesen werden müssen und mit welchen Prüfungen sich diese sinnvoll untersuchen lassen.
Was bedeutet Shelf Life bei einem Medizinprodukt?
Das Shelf-Life beschreibt die vorgesehene Lager- beziehungsweise Haltbarkeitsdauer eines Produktes. Für die Bewertung dieser Zeitspanne reicht es jedoch nicht aus, ausschließlich den Faktor Zeit zu betrachten. Entscheidend ist die Frage, ob sich relevante Produkteigenschaften während der Lagerung verändern können. Je nach Medizinprodukt können beispielsweise Materialeigenschaften, biologische Sicherheit, mechanische Belastbarkeit oder andere produktspezifische Merkmale relevant sein. Deshalb beginnt eine Shelf-Life-Untersuchung für uns nicht mit der Frage: „Wie lange soll das Produkt gealtert werden?“
Sondern mit: „Welche Eigenschaften müssen nach dieser Alterung noch zuverlässig erhalten sein?“
Unser Lösungsansatz: Alterung und Prüfung gemeinsam denken
Gemeinsam mit unseren Kunden betrachten wir zunächst das Produkt und die vorgesehene Lagerdauer. Welche Materialien werden eingesetzt? Welche Funktionen sind für das Produkt entscheidend? Welche Produktbereiche oder Eigenschaften könnten durch Alterung beeinflusst werden? Und welche Nachweise werden nach der Alterung benötigt?
Auf dieser Grundlage lässt sich eine geeignete Prüfstrategie entwickeln. Dabei kombinieren wir die Alterungssimulation (neben den Prüfungen der Biokompatibilität ebenfalls im Geltungsbereich unserer Akkreditierung) mit denjenigen biologischen, mechanischen oder weiteren produktspezifischen Prüfungen, die für die jeweilige Fragestellung relevant sind. So entsteht nicht lediglich ein „gealtertes Produkt“. Es entsteht eine belastbare Datengrundlage dafür, wie sich die relevanten Eigenschaften des Produktes nach einer definierten Alterung darstellen.
Welche Rolle spielt die Biokompatibilität beim Shelf-Life eines Medizinprodukts?
Die biologische Sicherheit eines Medizinprodukts muss sich auf den Zustand beziehen, in dem das Produkt tatsächlich angewendet wird. Bei Produkten mit einer definierten Lagerdauer bedeutet das auch, mögliche Veränderungen während dieser Zeit zu berücksichtigen. Materialalterung kann beispielsweise dazu führen, dass sich Oberflächeneigenschaften verändern oder Stoffe freigesetzt beziehungsweise in anderer Konzentration verfügbar werden. Ob daraus ein relevantes biologisches Risiko entsteht, hängt vom jeweiligen Produkt, seinen Materialien, dem Patientenkontakt und der vorgesehenen Anwendung ab. Die biologische Bewertung sollte deshalb berücksichtigen, ob Alterung einen Einfluss auf relevante biologische Eigenschaften haben kann. Je nach Risikobewertung können beispielsweise Prüfungen zur Zytotoxizität nach ISO 10993-5 oder zur Irritation nach ISO 10993-23 Bestandteil der Shelf-Life-Strategie sein. Dabei muss nicht automatisch jedes biologische Prüfprogramm vollständig wiederholt werden.
Entscheidend ist vielmehr, risikobasiert zu definieren,
- welche Veränderungen während der Lagerung plausibel sind,
- welche biologischen Risiken daraus entstehen könnten,
- welche vorhandenen Daten weiterhin übertragbar sind und
- welche zusätzlichen Untersuchungen benötigt werden, um die biologische Sicherheit über die vorgesehene Lagerdauer zu bewerten.
So werden Alterung und Biokompatibilität nicht als zwei getrennte Themen betrachtet, sondern als Bestandteile einer gemeinsamen Shelf-Life-Strategie.
Welche weiteren Prüfungen können nach einer Alterung sinnvoll sein?
Welche Untersuchungen erforderlich oder sinnvoll sind, hängt immer vom Produkt und der konkreten Fragestellung ab.
Mikrobiologische Fragestellungen berücksichtigen
Auch mikrobiologische Aspekte können Teil einer Shelf-Life-Betrachtung sein. Abhängig von Produkt, Verpackung, Herstellungsprozess und konkreter Fragestellung können beispielsweise Untersuchungen zu Bioburden, Sterilität oder Endotoxinen relevant sein. Dabei betrachten wir nicht pauschal ein festes Prüfprogramm, sondern gemeinsam mit unseren Kunden, welche mikrobiologischen Eigenschaften für das jeweilige Produkt und die vorgesehene Lagerdauer tatsächlich berücksichtigt werden sollten.
Mechanische Eigenschaften nach der Alterung vergleichen
Alterung kann sich auch auf technische und mechanische Eigenschaften eines Medizinprodukts auswirken. Materialien können beispielsweise an Flexibilität verlieren, Komponenten können sich verändern oder mechanisch beanspruchte Bereiche können ein anderes Verhalten zeigen. Je nach Produkt können deshalb nach einer Alterung mechanische Prüfungen einbezogen werden. Dabei greifen wir auf die enge Zusammenarbeit zwischen unseren biologischen und mechanischen Laboren sowie unserer Entwicklungsabteilung zurück. Wo bestehende Prüfverfahren die reale Anwendung nicht ausreichend abbilden, können außerdem kundenspezifische Prüfmethoden oder Prüfaufbauten entwickelt werden.
Warum reicht die Alterung allein nicht aus?
Eine Alterungssimulation erzeugt zunächst nur einen definierten Zustand des Produktes. Die entscheidende Information entsteht erst durch die anschließende Untersuchung. Denn letztlich soll nicht allein beantwortet werden:
„Ist das Produkt gealtert?“
Sondern:
„Hat die Alterung Eigenschaften verändert, die für Sicherheit, Funktion oder Qualität des Produktes relevant sind?“
Deshalb betrachten wir Alterung und anschließende Prüfung als zusammenhängenden Prozess. Je klarer vor Beginn definiert ist, welche Aussagen am Ende benötigt werden, desto gezielter lassen sich Alterungsbedingungen, Prüfumfang und nachfolgende Untersuchungen aufeinander abstimmen.
Beschleunigte Alterung und Real-Time Aging gemeinsam planen
Beschleunigte Alterung ermöglicht es, mögliche Alterungseffekte innerhalb eines deutlich kürzeren Zeitraums zu untersuchen. Sie basiert jedoch auf einem Modell: Durch definierte erhöhte Lagerbedingungen wird ein Alterungszustand erzeugt, der eine längere Lagerung unter regulären Bedingungen abbilden soll. Für Hersteller ist deshalb wichtig, bereits bei der Planung zu berücksichtigen, wie die Ergebnisse einer beschleunigten Alterung durch eine Real-Time-Aging-Studie begleitet beziehungsweise bestätigt werden sollen. Denn letztlich muss die entscheidende Frage beantwortet werden:
Verhält sich das Medizinprodukt nach realer Lagerung tatsächlich so, wie es die beschleunigte Alterung erwarten lässt?
Abhängig von Produkt, Materialien und regulatorischer Strategie können deshalb Prüfungen sowohl an beschleunigt gealterten als auch an realzeitgealterten Produkten relevant sein. Gerade wenn biologische Eigenschaften Bestandteil der Shelf-Life-Bewertung sind, sollte frühzeitig festgelegt werden,
- welche Untersuchungen an beschleunigt gealterten Mustern durchgeführt werden,
- welche Daten später durch Real-Time Aging bestätigt werden sollen,
- welche Produkteigenschaften für die biologische Sicherheit besonders relevant sind und
- ob Veränderungen während der Lagerung eine erneute oder ergänzende biologische Bewertung erforderlich machen.
So werden Alterung, Biokompatibilität und spätere Bestätigung durch Real-Time Aging von Anfang an gemeinsam gedacht.
Muss jede Produkteigenschaft nach der Alterung erneut geprüft werden?
Nicht zwangsläufig. Auch beim Shelf Life verfolgen wir einen fragestellungs- und risikoorientierten Ansatz. Produkte unterscheiden sich hinsichtlich Material, Konstruktion, Anwendung und möglicher Alterungsmechanismen. Deshalb ist es sinnvoll, zunächst zu betrachten, welche Eigenschaften durch die Lagerung überhaupt plausibel beeinflusst werden können. Auf dieser Grundlage lässt sich gemeinsam mit unseren Kunden festlegen, welche Prüfungen einen relevanten Erkenntnisgewinn liefern. Das Ziel ist eine Prüfstrategie, die nicht pauschal möglichst viele Untersuchungen kombiniert, sondern sich auf diejenigen Eigenschaften konzentriert, die für das konkrete Produkt und seine vorgesehene Lagerdauer entscheidend sind.
So umfangreich wie erforderlich – so gezielt wie möglich.
Was passiert, wenn sich Material oder Produkt während der Entwicklung ändern?
Shelf-Life-Untersuchungen stehen häufig nicht isoliert am Ende eines Entwicklungsprojektes. Produkte verändern sich. Materialien werden ersetzt, Konstruktionen angepasst, Beschichtungen verändert oder Herstellungsprozesse optimiert. Solche Änderungen können auch Einfluss darauf haben, wie sich ein Produkt während der Lagerung verhält. Deshalb kann sich nach einer relevanten Produktänderung die Frage stellen, ob vorhandene Alterungs- und Prüfdaten weiterhin auf die neue Produktvariante übertragbar sind.
Gemeinsam mit unseren Kunden betrachten wir deshalb,
- welche Änderung vorgenommen wurde,
- welche Eigenschaften davon betroffen sein könnten,
- ob vorhandene Daten weiterhin aussagekräftig sind und
- welche ergänzenden Prüfungen gegebenenfalls sinnvoll sind.
Gerade bei biologischen Fragestellungen kann eine Material- oder Prozessänderung bedeuten, dass erneut bewertet werden muss, ob bisherige Biokompatibilitätsdaten für die veränderte Produktvariante weiterhin übertragbar sind. So lassen sich Shelf-Life-Betrachtung, biologische Bewertung, Produktentwicklung und Vergleichsprüfung sinnvoll miteinander verbinden.
Shelf Life bereits während der Entwicklung mitdenken
Die Frage nach der vorgesehenen Lagerdauer muss nicht erst gestellt werden, wenn ein Produkt fertig entwickelt ist. Gerade bei neuen Materialien, besonderen Konstruktionen oder mehreren Entwicklungsvarianten kann es sinnvoll sein, mögliche Alterungseinflüsse bereits frühzeitig in die Prüfplanung einzubeziehen. Alterungssimulationen und anschließende Prüfungen können dabei helfen, Unterschiede zwischen Varianten sichtbar zu machen, mögliche Schwachstellen frühzeitig zu erkennen und Entscheidungen für die weitere Entwicklung auf Basis belastbarer Daten zu treffen.
Auch die biologische Bewertung kann dadurch frühzeitig mitgedacht werden: Wenn bereits während der Entwicklung bekannt ist, welche Materialien oder Produkteigenschaften alterungsrelevant sein könnten, lassen sich spätere Prüfungen und die Shelf-Life-Strategie gezielter planen. Prüfung wird damit nicht nur zum abschließenden Nachweis. Sie wird zu einem Werkzeug für die Produktentwicklung und die vorausschauende Absicherung des Shelf Life.
Fachübergreifende Prüfung aus einer Hand
Shelf-Life-Fragestellungen können biologische, mechanische und entwicklungsbezogene Aspekte miteinander verbinden. Genau hier profitieren unsere Kunden von der interdisziplinären Struktur bei senetics. Unser BioLabs und unser TechLabs (zusammen TestLabs) arbeiten eng mit Entwicklung und Beratung zusammen. Dadurch können unterschiedliche Prüfungen aufeinander abgestimmt und technische sowie biologische Hintergründe direkt in die Prüfplanung einbezogen werden.
Je nach Aufgabenstellung kombinieren wir beispielsweise:
- Alterungssimulationen nach ASTM F1980,
- Biokompatibilitätsprüfungen nach ISO 10993,
- mikrobiologische Untersuchungen nach ISO 11737,
- Prüfungen zu Partikelgehalt (USP <788>/Ph. Eur. 2.9.19) oder Endotoxinen (USP <85>/Ph. Eur. 2.6.14),
- mechanische Prüfungen,
- kundenspezifische Prüfmethoden und
- individuell entwickelte Prüfaufbauten.
Prüfungen können, abhängig von Verfahren und Aufgabenstellung, innerhalb unseres akkreditierten Prüfsystems oder als kundenspezifische Untersuchungen umgesetzt werden.
Ihr Nutzen: Shelf Life nicht nur annehmen, sondern mit Daten absichern
Eine sinnvoll geplante Shelf-Life-Untersuchung schafft eine belastbare Grundlage für die Bewertung eines Medizinprodukts über seine vorgesehene Lagerdauer. Unsere Kunden erhalten Daten, die dabei unterstützen können,
- relevante Alterungseinflüsse frühzeitig zu erkennen,
- die biologische Sicherheit auch im Zusammenhang mit der vorgesehenen Lagerdauer zu betrachten,
- biologische und mechanische Eigenschaften nach einer definierten Alterung zu untersuchen,
- beschleunigte Alterung und Real-Time Aging sinnvoll aufeinander abzustimmen,
- geeignete Folgeprüfungen auf die konkrete Produktfragestellung auszurichten,
- Produktänderungen hinsichtlich möglicher Auswirkungen auf Shelf Life und biologische Bewertung zu bewerten und
- Entwicklungs- und Bewertungsentscheidungen auf eine nachvollziehbare Datengrundlage zu stellen.
Denn am Ende geht es nicht darum, lediglich eine bestimmte Zeit zu simulieren.
Es geht darum, zu wissen, ob das Produkt auch nach dieser Zeit noch die Eigenschaften besitzt, auf die es für Sicherheit, Funktion und biologische Verträglichkeit ankommt.
Shelf Life bedeutet für uns deshalb: heute gezielt prüfen, was am Ende der vorgesehenen Lagerdauer entscheidend ist.
Ihre Ansprechpartner
Dr. Katrin Sulzer
Head of BioLabs
senetics healthcare group GmbH & Co. KG
Hardtstraße 16, 91522 Ansbach
Tel.: +49 981 9724 795-0
E-Mail: biolabs@senetics.de
Philip Eschenbacher, M.Sc.
Head of Department R&D
senetics healthcare group GmbH & Co. KG
Hardtstraße 16, 91522 Ansbach
Tel.: +49 981 9724 795-0
E-Mail: techlabs@senetics.de